• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제28권1호
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• pp.15-24
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• 2023

A persulfate(PS)/sulfidated microscale zero-valent iron(S-mZVI) system was tested for treating a soil contaminated with phenol. Sulfidation of bare mZVI was conducted using a mechanochemical process utilizing a ball mill in order to improve persulfate activation capacity and stability of unmodified mZVI. The synthesized S-mZVI performed markedly better than the bare mZVI in activating PS. The optimum molar ratio of sulfur to mZVI was around 0.12. In the soil slurry experiments, a very rapid and complete removal of phenol was observed at the optimum molar ratios of PS to S-mZVI of 2:1 and PS to phenol of 16:1. The phenol removal efficiencies decreased as the water content of the slurries decreased. This was believed to be due to increased soil oxidant demand as the amount of soil was increased as relative to the water content. To evaluate the field applicability of the process, slurry experiments adopting high soil contents were carried out that simulated in-situ soil mixing conditions. These experiments resulted in substantially compromised degradation efficiencies of 54.3% and 43.8% within 4 hours. The current study generally shows that the PS/S-mZVI process has a potential to be developed into a remediation technology for soils contaminated with organics.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.907-912
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• 2008

본 연구는 지표수나 호소수 등에서 유기 및 무기오염물질의 저감을 위해 반응매질로서 사용되는 black shale 및 영가철의 수중의 무기인산염을 흡착제거하는 데 있어서의 정량적 특성을 알아보았다. 무기인산염의 회분식 흡착실험에는 갯벌에서 마련한 퇴적토, black shale, 영가철이 흡착제로 사용되었으며 인산염의 흡착에 미치는 영향을 공존 칼슘이온의 농도를 0, 1, 5 mM로 변화시켜 실험하였다. 칼슘이온의 공존과 함께 세 흡착제에 대한 인산염 농도감소를 빠른 흡착계수(k$_f$), 느린 흡착계수(k$_s$)과 침전계수(k$_p$)로 구성된 kinetic model을 이용하여 해석하였다. 등온흡착의 결과는 Langmuir와 Freundlich 모델을 적용하였으며 퇴적토, black shale, 영가철에 대한 Freundlich 모델의 K$_f$값은 각각 1.141, 7.721, 그리고 4.873였다. 공존하는 칼슘이온과의 침전가능성으로 인하여 kinetic model에서는 칼슘농도와 침전제거간의 상관관계가 있었으나 등온흡착식에서 인산염의 최대흡착량에는 칼슘농도가 영향을 미치지 않았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권4호
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• pp.33-40
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• 2006

농경지에서 부유물질과 결합하여 비점원형태로 발생하는 잔류농약은 하류에 퇴적물로 침전되어 지표수를 오염시킬 수 있다. 이 연구는 트리아진계 제초제인 아트라진이 퇴적물에 포함되어 있는 경우 0가철(Zero-valent Iron, ZVI)을 이용한 탈염소화 반응 속도를 측정하였다. 실험결과 퇴적물의 완충능이 pH를 중성으로 유지시킴으로서 탈염소 반응이 지속됨을 알 수 있었다. 퇴적물에 아트라진을 10, 30, 50 mg Atrazine/L of total sediment로 오염시키고 0가철을 투여하여 아트라진의 농도변화를 측정함으로서 탈염소화 속도를 추정하였다. 탈염소화 속도는 아트라진 초기농도 10 mg/L인 경우 $1.38x10^{-1}/d$, 30 mg/L인 경우 $1.29x10^{-l}/d$, 50 mg/L인 경우 $7.43x10^{-2}/d$이었으며, 초기농도가 50 mg/L이고 영가철을 투입하지 않은 경우 속도상수는 $3.05x10^{-2}/d이었다. 영가철에 의한 아트라진 농도 반감기는 초기 농도 10 mg/L일때 5.03 d, 30 mg/L일때 5.38 d, 50 mg/L일때 9.33 d이었으며, 초기농도가 50 mg/L이고 영가철을 투입하지 않을 경우 22.73 d로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권6호
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• pp.38-45
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• 2007

트리클로로에틸렌(trichloroethyele, TCE)는 지하 환경으로 누출되었을 경우 대표적인 고밀도 불용성 유체(dense non aqueous phase liquids, DNAPLs)를 형성하여 토양과 지하수를 오염시키며, 계면활성제를 이용한 SEAR(Surfactant-enhanced aquifer remediation) 공법으로 처리를 하여도 소량이 계면활성제와 함께 지하수에 존재한다. 본 연구에서는 SEAR공법으로 처리 후 잔존하는 TCE가 계면활성제와 함께 존재할 때, 영가철(zero valent iron, ZVI)로 이루어진 투수성 반응벽체(PRB)에서의 TCE 거동을 조사하였다. 특히 계면활성제의 독성과 반응속도의 영향을 고려하여 양이온과 비이온 혼합 계면활성제의 영향을 중점적으로 다루었다. 혼합 계면활성제를 사용할 경우 ZVI를 이용한 TCE의 분해는 계면활성제의 구조에 따라 상당히 다른 경향을 보였다. TCE의 제거율을 살펴보면 비이온 계면활성제의 친수성기인 polyoxyethylene(POE) 사슬이 짧을 경우 양이온 계면활성제와 상관없이 거의 일정하였고, 상대적으로 긴 POE사슬일 경우 양이온 계면활성제의 종류와 첨가량에 따라 차이가 발생하였다. 친수성기가 트리메틸암모늄 (trimethylammonium)인 양이온 계면활성제가 피리디늄(pyridinium)를 가지는 양이온 계면활성제보다 더 높은 TCE 제거율을 보였다. 이러한 연구결과는 SEAR 후처리를 위해 PRB 적용시 잔존하는 계면활성제의 영향을 살펴보았으며 실제 현장적용의 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제27권4호
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• pp.439-444
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• 2013

Excessive phosphorus in aquatic systems causes algal bloom resulting in eutrophication, DO depletion, decline in recreational value of water and foul tastes. To treat wastewater containing phosphorus including effluent of wastewater treatment plant, the continuous experiments were performed by using electrochemical way. The spherical ZVI and silica sand which act as physical filter are packed at appropriate volume ratio of 1:2. Electric potential is applied externally which can be changed as per the operational requirement. The results indicate that optimum hydraulic retention time of 36 minutes (10 mL/min at 1 L reactor) was required to meet the effluent standards. Lower concentrations of phosphorus (<10 mg/L as phosphate) were removed by precipitation by contact with iron. Thus, additional electric potential was not required. In order to remove high concentration phosphorus around 150 mg/L as phosphate, external electric potential of 600 V was applied to the reactor.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권2호
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• pp.111-116
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• 2012

This study investigates the complete removal of nitrate and the recovery of valuable ammonium salt by the combination of nanoscale zero-valent iron (NZVI) and a membrane contactor system. The NZVI used for the experiments was prepared by chemical reduction without a stabilizing agent. The main end-product of nitrate reduction by NZVI was ammonia, and the solution pH was stably maintained around 10.5. Effective removal of ammonia was possible with the polytetrafluoroethylene membrane contactor system in all tested conditions. Among the various operation parameters including influent pH, concentration, temperature, and contact time, contact time and solution pH showed significant effects on the ammonia removal mechanism. Also, the osmotic distillation phenomena that deteriorate the mass transfer efficiency could be minimized by pre-heating the influent wastewater. The ammonia removal rate could be maximized by optimizing operation conditions and changing the membrane configuration. The combination of NZVI and the membrane contactor system could be a solution for nitrate removal and the recovery of valuable products.

• 자원환경지질
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• 제35권3호
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• pp.229-239
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• 2002

본 연구는 직류전원(DC)과 zero valent iron(ZVI)을 이용한 실험실 규모의 투수성 반응벽의 모사를 통하여 야외규모의 반응벽 설치시 반응벽과 전원의 설치 위치에 따른 trichloroethylene(TCE)의 처리시 효율성과 반응벽 사용가능 수명을 알아보고자 하였다. 실험결과 12개의 컬럼 type 중 ZVI와 DC를 동시에 사용하는 경우, ZVI만을 사용하는 경우의다. TCE의 환원적 탈염소화는 촉진되었다. 설치된 ZVI충진물질의 양을 고려할 경우, 하류에 ZVI를 설치하고, 전극배열은 상류에 양극을, 하류에 음극을 배열하는 것이 가장 적은 실비로 높은 처리 효율을 나타냄이 밝혀졌다.

• 상하수도학회지
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• 제21권6호
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• pp.679-687
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• 2007

Nanoscale zero valent ion (nZVI) technology is emerging as an innovative method to treat contaminated groundwater. The activity of nZVI is very high due to their high specific surface area, and supporting this material can help to preserve its chemical nature by inhibiting oxidation. In this study, nZVI particles were attached to granular ion-exchange resin through borohydride reduction of ferrous ions, and chemical reduction of nitrate by this material was investigated as a potential technology to remove nitrate from groundwater. The pore structure and physical characteristics were measured and the change by the adsorption of nZVI was discussed. Batch tests were conducted to characterize the activity of the supported nZVI and the results indicated that the degradation of nitrate appeared to be a pseudo first-order reaction with the observed reaction rate constant of $0.425h^{-1}$ without pH control. The reduction process continued but at a much lower rate with a rate constant of $0.044h^{-1}$, which is likely limited by mass transfer. To assess the effects of other ions commonly found in groundwater, the same experiments were conducted in simulated groundwater with the same level of nitrate. In simulated groundwater, the rate constant was $0.078h^{-1}$ and it also reduced to $0.0021h^{-1}$ in later phase. The major limitation in application of ZVI for nitrate reduction is ammonium production. By using a support material with ion exchange capacity, the problem of ammonium release can be solved. The ammonium was not detected in the batch test, even when other competitive ions such as calcium and potassium existed.

• 생명과학회지
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• 제21권3호
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• pp.444-450
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• 2011

퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 오염물이다. 독립영양방식의 퍼클로레이트-환원세균(PRB)은 기체 수소(H2)를 전자공여체로 사용하여 $ClO_4^-$를 제거한다. 철이 부식되면 $H_2$를 생성할 수 있음에 착안하여 본 연구에서는 하수처리장에서 쉽게 구할 수 있는 활성슬러지를 식종하여 영가철(ZVI)을 이용한 독립 영양방식의 $ClO_4^-$ 제거 가능성을 조사하였다. 회분반응실험을 통해 활성슬러지미생물이 ZVI가 존재할 때 $ClO_4^-$를 분해할 수 있음을 알 수 있었으며, 또한 이러한 $ClO_4^-$의 생분해는 $ClO_4^-$가 분해됨에 따라 생성되는 $Cl^-$의 몰 농도를 통해 확인 할 수 있었다. 독립영양방식의 $ClO_4^-$ 제거공정에 사용된 철 입자의 표면에 간균형태의 미생물들이 존재한다는 것을 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 그래서 철 입자가 생물막을 형성하기 위한 담체로서도 작용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. ZVI가 첨가된 $ClO_4^-$ 분해성 농화배양으로부터 채취한 생물막의 미생물군집조성은 접종균으로 사용된 활성슬러지의 그것과는 다름이 DGGE 분석 결과 나타났다. DGGE band 중에서 생물막의 주요밴드는 Clostridia 강과 가장 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOIL & GROUNDWATER ENVIRONMENT
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• pp.114-116
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• 2005